Обобщенная систематизация модификаторов

Ранее выполняли систематизацию модификаторов на осно­ве периодической системы Д.И. Менделеева. В верхней части диаграммы в качестве характеристики периодичности изменения свойств простых тел использовали кривую изменения их темпе­ратур плавления. В нижней части диаграммы высокими столби­ками отмечали элементы, дающие сильный эффект модифици­рования в стали, чугуне и алюминиевых сплавах, низкими стол­биками - слабый эффект. Отсутствие столбика против номера элемента означало, что он не является модификатором. Заштри­хованные столбики соответствовали надежно установленным данным, незаштрихованные - сомнительным данным или отсут­ствию данных по предлагаемому эффекту.

Положение элементов-модификаторов на диаграмме в большинстве случаев соответствовало первым элементам каждо­го периода, отмеченным двойной линией на кривой температур плавления. Результаты приведенной систематизации показали существование прямой связи между строением внешних элек­тронных оболочек атомов элементов и их модифицирующим действием. Отмеченное согласуется с влиянием на поверхност­ное натяжение обобщенного отношения (момента) заряда иона поверхностно-активной добавки к его кристаллографическому радиусу (сравнительно с соответствующей характеристикой для основного металла).

Процессы, протекающие при модифицировании

Обычно без модифицирования величина переохлаждения цветных металлов и сплавов доходит до 7-10 °С. Как правило, при модифицировании в расплаве появляется большое число центров кристаллизации. В результате выделяется теплота кри­сталлизации и переохлаждение почти исчезает. Дальнейший рост центров кристаллизации зависит от характера влияния при­месей либо физических воздействий на обстановку в погранич­ной зоне кристалл-расплав. В большинстве случаев растворимые либо нерастворимые примеси оказывают тормозящее действие на рост кристаллов, при этом конкретный механизм торможения роста зависит от природы примеси и механизма ее модифици­рующего действия.

При модифицировании железа введением 0,1% церия и лантана переохлаждение снижалось с 320 до 40-50 °С, а при вве­дении РЗМ в сталь - с 260 до 10-30 °С. Вместе с тем при рафи­нирующем действии модификаторов (очистка от неметалличе­ских включений) наблюдали большее переохлаждение сравни­тельно с немодифицированным расплавом. Модифицирующая роль РЗМ проявляется только при небольших перегревах стали и в короткий период времени. Аналогичная картина имеет место при модифицировании цветных металлов и сплавов. Поэтому стремятся проводить модифицирование непосредственно перед заливкой расплава либо вводят модификаторы непосредственно в струю заливаемого расплава.